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反滲透膜污堵原因的分析及處理措施

時間:2014-08-28 10:11來源:網絡 作者:admin 點擊:
甲醇廠脫鹽水系統反滲透裝置反滲透膜污堵速度快等問題進行分析和采取的處理措施。
反滲透膜污堵原因的分析及處理措施
 摘要:甲醇廠脫鹽水系統反滲透裝置反滲透膜污堵速度快等問題進行分析和采取的處理措施。
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  關鍵詞:反滲透裝置;原理;多介質過濾器;超濾裝置;清洗;污染
  反滲透技術是當今最先進、最節能、效率最高的分離技術。以高分子分離膜為代表的膜分離技術作為一種新型、高效流體分離單元操作技術,30年來取得了令人矚目的飛速發展,已廣泛應用于國民經濟的各個領域。
  1、反滲透除鹽工作原理
  反滲透亦稱逆滲透(RO)。是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜(或稱半透膜)分離出來(見圖1)。因為它和自然滲透的方向相反,故稱反滲透。根據各種物料的不同滲透壓,就可以使大于滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的。
  反滲透膜是由具有高度有序矩陣結構的聚合纖維素組成的。它的孔徑為0.1納米-1納米,即一百億分之一米(相當于大腸杆菌大小的千分之一,病毒的百分之一)。
  2、反滲透膜污堵的原理
  原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質。懸浮物主要是無機鹽、膠體和微生物、藻類等生物性顆粒。溶解性物質主要是易溶鹽(如氯化物)和難溶鹽(如碳酸鹽、硫酸鹽和矽酸鹽)金屬氧化物,酸堿等。在反滲透過程中,進水的體積在減少,懸浮顆粒和溶解性物質的濃度在增加。懸浮顆粒會沉積在膜上,堵塞進水流道、增加摩擦阻力(壓力降)。難溶鹽在超過其飽和極限時,會從濃水中沉澱出來,在膜面上形成結垢,降低RO膜的通量,增加運行壓力和壓力降,并導緻産品水質下降。這種在膜面上形成沉積層的現象叫做膜污染,膜污染的結果是系統性能的劣化。需要在原水進入反滲透膜系統之前進行預處理,去除可能對反滲透膜造成污染的懸浮物、溶解性有機物和過量難溶鹽組分,降低膜污染傾向。對進水進行預處理的目的是改善進水水質,使RO膜獲得可靠的運行保證。
  目前我廠脫鹽水崗位反滲透膜污堵速度快,幾乎每周清洗一次清洗完後産水量很快恢複,但運行一周後産水量從120m3/h降到80m3/h,必須清洗否則影響制水,如此反複清洗對反滲透膜造成很大的損害,而且還影響正常制水,如果不找出污堵的原因會對系統的正常運行造成很大的威脅。
  3、反滲透膜的清洗
  3.1 當反滲透系統(或裝置)出現以下症狀時,需要進行化學清洗或物理沖洗:
  1)在正常給水壓力下,産水量較正常值下降10~15%;
  2)為維持正常的産水量,經溫度校正後的給水壓力增加10~15%;
  3)産水水質降低10~15%,透鹽率增加10~15%;
  4)給水壓力增加10~15%;
  5)系統各段之間壓差明顯增加。
  3.2 清洗液的選擇和使用
  1) 2.0%(W)檸檬酸(C6H8O7)的低pH(pH值為3~4)清洗液。以于去除無機鹽垢(如碳酸鈣垢、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸锶垢等)、金屬氧化物/氫氧化物(鐵、錳、銅、鎳、鋁等)及無機膠體十分有效。
  2) 0.5%(W)鹽酸低pH清洗液(pH為2.5),主要用于去除無機物垢(如碳酸鈣垢、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸锶垢等),金屬氧化物/氫氧化物(鐵、錳、銅、鎳、鋁等),及無機膠體。這種清洗液比檸檬酸溶液要強烈些,因為鹽酸(HCl)是強酸。鹽酸的下述濃度值是有效的:(18°波美=27.9%,20°波美=31.4%,22°波美=36.0%)。
  3) 0.1%(W)氫氧化鈉高pH清洗液(pH為11.5)。用于去除聚合矽垢。這一洗液是一種較為強烈的堿性清洗液。
  4、多介質過濾器影響
  生水中加入的絮凝劑與水中膠體顆粒和水中懸浮物發生碰撞吸附長大,經升壓後以一定的流速通過上層濾料被表面薄膜攔截過濾,由于上層無煙煤粒徑比較均勻水中膠體顆粒與懸浮物得以深層過濾,漏過和脫落的懸浮物在通過石英砂濾料時被二次攔截,雜質與濾料接觸吸附被阻留,薄膜和滲透過濾使多介質過濾器運行周期長,出水質量好。
  我車間脫鹽水崗位多介質過濾器出水裝置采用球形孔闆(孔徑16mm),上部鋪設粒徑為32 -64 mm石英石為襯托層,襯托層上部從大到小依次共鋪設7層石英砂,最上一層粒徑為0.4-1.0 mm、高度為200 mm的石英砂為過濾層。上部鋪設500 mm無煙煤,由于襯托層在鋪設中級配配比不好,縫隙較大在運行中有漏砂現象,投加絮凝劑後絮凝的物質不能被有效的截留,漏入超濾造成超濾膜污堵速度加快5 超濾裝置問題
  超濾是反滲透系統預處理的重要設備,主要除去水中有機物、膠體物質,防止反滲透膜有機物膠體的污堵,由于多介質過濾器精度不夠,絮凝後的水漏入超濾,造成超濾膜污堵速度快,而且很難清洗,目前絮凝劑已停止投加,超濾膜污堵的現象以減少,但反滲透膜污堵速度加快。超濾過濾精度一般為0.1-0.01μm,而有機物粒經為10-4—10-6那麼超濾隻能截留大粒徑的有機物而粒徑小的有機物則漏到反滲透造成反滲透膜污堵。
  6、反滲透裝置問題
  反滲透裝置的污染主要是超濾沒有截留的一些物質所造成的,還有一個主要原因就是還原劑的大量投加,我車間用的還原劑是亞硫酸氫鈉,目的是還原水中的餘氯,1ppm的餘氯需要1.47ppm的還原劑還原。因反滲透高壓泵出口慢開閥内漏,2#反滲透膜被氧化後,氧化劑(次氯酸鈉)一直沒有投加,為了控制ORP值還原劑沒有中斷,而超濾出水餘氯隻有0.01ppm,顯然不需要投加還原劑,ORP計(氧化還原電位)在投運以來一直不穩定,漂移現象嚴重,水中在沒有餘氯的情況下ORP值顯示400-600之間,(工藝指标應控制在200mv左右)為了控制ORP值操作人員大量投加還原劑,這樣富餘的還原劑就造成了反滲透膜污堵。還原劑又是還原菌的營養源,造成還原菌大量繁殖,反滲透膜污堵加快。
  7、處理措施
  根據以上分析的原因主要問題就是多介質過濾器精度不夠,造成超濾、反滲透膜有機物的污堵。
  7.1 将多介質過濾器改造為精度較高的過濾器,如果條件不具備,可将現有的過濾器改造為水帽式多介質過濾器,這樣操作安全,不會漏砂,精度也能達到要求。
  7.2 将現有的四台多介質過濾器石英砂更換掉,按級别要求重新鋪設石英砂,這樣也能達到預期目的。
  7.3 在反滲透進水總管和保安過濾器出水管分别安裝3台餘氯監測儀,可有效的控制還原劑的投加量,防止還原劑藥量過多造成反滲透膜污堵。
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